專題分層突破練15　熱學A組1.(多選)(2021安徽宿州高三三模)下列說法正確的是(　　)A.溫度越高水的飽和汽壓越大B.把一枚針輕放在水面上,它會浮在水面,這是水的浮力的緣故C.晶體在熔化過程中吸收熱量,但溫度不變D.氣體從外界吸收熱量的同時對外界做功,其內能可能增加E.不可以從單一熱源吸收熱量,使之完全轉換為功2.(多選)下列說法正確的是(　　)A.食鹽晶體中的鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的規(guī)律性B.絕熱汽缸中密封的理想氣體在被壓縮過程中,氣體分子熱運動劇烈程度減小C.在恒溫水池中,小氣泡由底部緩慢上升的過程中,氣泡中的理想氣體內能變大,對外做功,放出熱量D.質量和溫度都相同的水、冰和水蒸氣,它們的內能不相等E.一切與熱現(xiàn)象有關的自發(fā)宏觀過程都具有方向性,總是向分子熱運動無序性更大的方向進行3.(多選)(2021湖南永州高三二模)下列說法正確的是(　　)A.分子間距離減小時分子勢能一定減小B.溫度相同的氫氣和氧氣,它們分子的平均速率不同C.若氣體分子總數(shù)不變而氣體溫度升高,則氣體壓強可能不變D.葉面上的露珠呈球形是重力作用的結果E.第二類永動機不可能制成是因為它違背了熱力學第二定律4.(多選)(2021山西高三其他模擬)如圖是斯特林循環(huán)的V-t圖象。一定質量的理想氣體按圖線從狀態(tài)a經(jīng)b、c和d后再回到a,圖中ab、cd和橫軸平行,bc和ad與縱軸平行。下列說法正確的是(　　)A.從a到b,氣體從外界吸收熱量B.從b到c,氣體的分子勢能增加C.從c到d,氣體的壓強減小,向外放熱D.從d到a,單位體積內的氣體分子數(shù)目增多E.從b到c過程中氣體對外界做的功,小于從d到a過程中外界對氣體做的功5. (2021福建漳州高三一模)一定質量的理想氣體,從狀態(tài)A經(jīng)A→B→C循環(huán)后又回到狀態(tài)A,其變化過程的V-T圖象如圖。若狀態(tài)A時的氣體壓強為p0,則理想氣體在狀態(tài)B時的壓強為　　　　;從狀態(tài)B到狀態(tài)C,再到狀態(tài)A的過程中氣體　　　　(選填“吸收”或“釋放”)熱量。?6.(2021福建廈門高三一模)一定質量的理想氣體由狀態(tài)a等壓膨脹到狀態(tài)b,再等容增壓到狀態(tài)c,然后膨脹到狀態(tài)d,其壓強p與體積V的關系如圖所示,其中曲線cd為雙曲線的一支。若氣體在狀態(tài)a時的熱力學溫度為T0,氣體由狀態(tài)a等壓膨脹到狀態(tài)b的過程中內能增加了ΔU,則該過程中氣體從外界吸收的熱量為　　　　　,在狀態(tài)d時的熱力學溫度為　　　　　。?7.甲、乙兩圖分別表示兩個分子之間分子力和分子勢能隨分子間距離變化的圖象。由圖象判斷當分子間距離rr0時,分子勢能隨分子間距離的增大而　　　　。(均選填“增大”或“減小”)?8.(2021廣東高三三模)修車師傅為一自行車更換新內胎,用電動充氣泵給內胎充氣后測得內胎胎壓為200kPa,外界環(huán)境溫度為27℃,大氣壓強為100kPa。胎內氣體可視為理想氣體,充氣過程中胎內氣體溫度無明顯變化,不計充氣前內胎中的殘余氣體,不計內胎容積的變化。(1)求充入內胎的空氣在100kPa條件下的體積是充氣后胎內氣體體積的多少倍;(2)充氣結束后,當外界環(huán)境溫度緩慢升高到30℃時,求內胎胎壓。 B組9.(2021山東青島高三一模)如圖,絕熱汽缸a與導熱汽缸b、c均固定于地面,由剛性桿連接著的兩個絕熱活塞均可在汽缸內無摩擦滑動。開始時a、b兩個汽缸內裝有體積相等、溫度均為T0的理想氣體,真空汽缸c的容積與此時a、b兩個汽缸中的氣體體積相等,通過閥門與汽缸b相連。現(xiàn)將閥門打開,穩(wěn)定后,a中氣體壓強為原來的0.6倍,環(huán)境溫度保持不變。(1)求穩(wěn)定后汽缸a中氣體的溫度;(2)請用熱力學第一定律解釋上述過程汽缸a中氣體溫度變化的原因。10.(2021河北高三一模)如圖所示,有一足夠深的容器內裝有密度ρ=1.0×103kg/m3的液體,現(xiàn)將一端開口、一端封閉,質量m=25g、截面面積S=2.5cm2的圓柱形玻璃細管倒插入液體中(細管本身玻璃的體積可忽略不計),穩(wěn)定后用活塞將容器封閉,此時容器液面上方的氣體壓強p0=1.01×105Pa,玻璃細管內空氣柱的長度為l1=20cm。已知所有容器導熱良好,環(huán)境溫度不變,g取10m/s2。(1)求玻璃細管內空氣柱的壓強;(2)若緩慢向下推動活塞,當玻璃細管底部處與液面齊平時(活塞與細管不接觸),求容器液面上方的氣體壓強。 11.(2021山東煙臺高三一模)如圖所示是某潛艇的橫截面示意圖,它有一個主壓載水艙系統(tǒng)結構,主壓載水艙有排水孔與海水相連,人們可以通過向水艙里注水或者排水來控制潛艇的浮沉。潛艇內有一個容積V=3m3的貯氣鋼筒,在海面上時,貯氣鋼筒內貯存了p=200×105Pa的壓縮空氣,壓縮空氣的溫度為t=27℃。某次執(zhí)行海底采礦任務時,通過向主壓載水艙里注入海水,潛艇下潛到水面下h=290m處,此時海水及貯氣鋼筒內壓縮空氣的溫度均為t1=7℃;隨著采礦質量的增加,需要將貯氣鋼筒內的壓縮空氣壓入水艙內,排出部分海水,使?jié)撏П３炙嫦律疃炔蛔?每次將筒內一部分空氣壓入水艙時,排出海水的體積為ΔV=1m3,當貯氣鋼筒內的壓強降低到p2=50×105Pa時,就需要重新充氣。在排水過程中氣體的溫度不變,已知海水的密度ρ=1×103kg/m3,海面上大氣壓強p0=1×105Pa,g取10m/s2。求在該貯氣鋼筒重新充氣之前,可將貯氣鋼筒內的空氣壓入水艙多少次? 12.(2021廣東高三二模)如圖所示,“手掌提杯”實驗可反映大氣壓的存在。先將熱水加入不計壁厚的小杯子中,杯子升溫后將水倒掉,再迅速用手蓋住杯口,待杯中密封氣體緩慢冷卻至室溫,手掌豎直向上提起,杯子跟著手掌被提起而不脫落(杯內氣體各處溫度相等)。(1)杯口橫截面為S,手掌剛蓋上時,杯內氣體的熱力學溫度為T1,冷卻后熱力學溫度為T2,大氣壓強為p0,忽略杯內氣體體積變化,則能提起的杯子的最大重力G為多少?(2)若杯口橫截面S=40cm2,p0=1.00×105Pa,冷卻后杯內氣體溫度為17℃,杯內氣體體積減為原來的,將杯子固定,需要用F=25N豎直向上的力才能將手掌和杯子分開(不計拉開過程中杯內氣體體積變化的影響),則剛密閉時杯內氣體溫度約為多少攝氏度?13. (2021安徽淮南二模)如圖,粗細均勻的光滑細玻璃管豎直放置,A、G端均開口,BC段和DEF段有水銀柱。其中,AB段長度為40cm,BC、EF段長度均為25cm,CD段長度為40cm,DE段長度為10cm,FG段比較長,CD部分封閉有一定質量的理想氣體,外界大氣壓強p0=75cmHg。(1)求初始狀態(tài)下,CD段氣體的壓強;(2)封閉A端,在G端加上活塞并緩慢向左壓,使BC段水銀柱的B端向上移動10cm,求FE段水銀柱的F端向下移動的距離(整個過程溫度不變)。專題分層突破練15　熱學1.ACD　解析溫度越高,水的蒸發(fā)越厲害,平衡時水蒸氣中分子數(shù)越多,故水的飽和汽壓越大,A正確;把一枚針輕放在水面上,它會浮在水面,這是由于水的表面張力的緣故,B錯誤;晶體在熔化過程中吸收熱量,但溫度不變,C正確;氣體從外界吸收熱量的同時對外界做功,由熱力學第一定律可知,其內能可能增加、可能減小、也可能不變,D正確;不可以從單一熱源吸收熱量,使之完全轉換為功,而不引起其他變化,E錯誤。2.ADE　解析食鹽是晶體,鈉、氯離子按一定規(guī)律分布,具有空間上的規(guī)律性,A正確;絕熱汽缸中密封的理想氣體在被壓縮過程中,外界對氣體做功,氣體的溫度升高,氣體分子熱運動劇烈程度變大,B錯誤;在恒溫水池中,小氣泡由底部緩慢上升的過程中,氣泡中的理想氣體內能不變,對外做功,吸收熱量,C錯誤;質量和溫度都相同的水、冰和水蒸氣,分子動能相同,分子勢能不同,內能不同,D正確;一切與熱現(xiàn)象有關的自發(fā)宏觀過程都具有方向性,總是向分子熱運動無序性更大的方向進行,符合熵增加原理,E正確。3.BCE　解析當分子間作用力表現(xiàn)為斥力時,分子間距離減小分子勢能增大,A錯誤;溫度相同的氫氣和氧氣,其分子平均動能相同,但是分子質量不同,所以它們分子的平均速率不同,B正確;若氣體分子總數(shù)不變而氣體溫度升高,則當體積增大時,其壓強也可能不變,C正確;葉面上的露珠呈球形是液體表面張力作用的結果,D錯誤;第二類永動機不可能制成是因為它違背了熱力學第二定律,即能量轉化或轉移具有方向性,E正確。故選B、C、E。4.ACD　解析從a到b,溫度升高,內能變大,體積不變,不做功,根據(jù)熱力學第一定律可知,氣體從外界吸收熱量,故A正確;理想氣體只有分子動能,沒有分子勢能,體積變化時,勢能仍然為0,不會變化,故B錯誤;從c到d,體積不變,溫度降低,=C,氣體的壓強減小,不做功,內能降 低,根據(jù)熱力學第一定律可知,向外放熱,故C正確;從d到a,體積減小,單位體積內的氣體分子數(shù)目增多,故D正確;b到c過程中氣體溫度高于d到a過程,體積變化相同,分子平均動能大,平均壓強大,W=pΔV,故從b到c過程中氣體對外界做的功,大于從d到a過程中外界對氣體做的功,故E錯誤。5.答案p0　釋放解析由題中圖象可知,從狀態(tài)A到狀態(tài)B為等溫變化,由玻意耳定律pAVA=pBVB得狀態(tài)B的壓強pB=p0。從狀態(tài)B到狀態(tài)C氣體體積不變,外界對氣體不做功,從狀態(tài)C到狀態(tài)A,氣體壓強不變、體積減小,外界對氣體做正功,狀態(tài)A、B溫度相等,得理想氣體內能變化為ΔU=0,對整個過程,由熱力學第一定律ΔU=Q+W,得Q=-W,即氣體釋放熱量。6.答案ΔU+p0V0　解析從a到b,理想氣體做等壓變化,氣體對外做功為W=p0(V0-2V0)=-p0V0根據(jù)熱力學第一定律,有ΔU=W+Q聯(lián)立,可得Q=ΔU+p0V0根據(jù)曲線cd為雙曲線的一支,可知從c到d,氣體做等溫變化,有Tc=Td根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,從a到c有聯(lián)立,可得Td=7.答案增大　增大解析由圖象判斷當分子間距離rr0時,分子間表現(xiàn)為引力,分子間距離的增大,分子力做負功,分子勢能增大。8.答案(1)2　(2)202kPa解析(1)對所充氣體由玻意耳定律可得p0kV=p1V其中p0=100kPa,p1=200kPa,解得k=2。(2)由于體積不變,對氣體由蓋—呂薩克定律得其中T1=300K,T2=303K,解得p2=202kPa。9.答案(1)0.8T0　(2)見解析解析(1)閥門打開,穩(wěn)定后,a中氣體壓強為原來的0.6倍,此時B中的壓強變?yōu)樵瓉淼?.6倍,設初始狀態(tài)a、b、c的體積均為V0,打開閥門后氣體體積變化量為V,以b、c為整體,由于溫度不變p0V0=0.6p0(2V0-V)V=0.2V0在閥門打開至穩(wěn)定過程汽缸a中有可得T=0.72T0。(2)a中氣體膨脹對外做功,絕熱過程Q=0,根據(jù)熱力學第一定律,理想氣體內能減少,溫度降低。10.答案(1)1.02×105Pa　(2)2.03×105Pa解析(1)以玻璃管為研究對象受力平衡可得p1S=p0S+mg解得p1=p0+=1.02×105Pa。(2)當細管平口封閉處恰好與水面齊平時,設細管內氣柱長度為l2,壓強為p2,活塞內氣體壓強為p,l2處的壓強p2=p+ρgl2玻璃管受力平衡p2S=pS+mg玻璃管內的氣體p1l1S=p2l2S 聯(lián)立解得l2=0.1m,p=2.03×103Pa。11.答案13次解析設在水面下h=290m處貯氣鋼筒內氣體的壓強變?yōu)閜1,由查理定律得設貯氣鋼筒內氣體的壓強變?yōu)閜2時,體積為V2,由玻意耳定律得p2V2=p1V重新充氣前,用去的氣體在p2壓強下的體積為V3=V2-V設用去的氣體在水艙壓強為p4時的體積為V4,由玻意耳定律得p2V3=p4V4其中p4=p0+ρgh=30×105Pa則可壓入水艙的次數(shù)N==13.67貯氣鋼筒內的空氣可壓入水艙的次數(shù)為N0=13。12.答案(1)p0S　(2)47℃解析(1)氣體的體積不變,根據(jù)查理定律得降溫后杯內氣壓為p2=p1根據(jù)杯子受力平衡可知杯子重力最大值為G=(p0-p2)S=p0S。(2)根據(jù)手受力平衡可知降溫后杯內氣壓為p3=p0-=9.375×104Pa根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有其中T0=273+17K=290K,V3=V0解得T3=320Kt3=47℃。13.答案(1)100cmHg　(2)18cm解析(1)設初狀態(tài)CD部分氣體的壓強為p1,則p1=p0+pBC=100cmHg。(2)封閉A端,在G端加上活塞并緩慢向左壓,設初狀態(tài)AB部分氣體的壓強為p2,體積為V2,末狀態(tài)AB部分氣體的壓強為p2',體積為V2'由玻意耳定律p2V2=p2'V2'75cmHg×S×40cm=p2'×S×30cm解得p2'=100cmHg再研究CD段氣體,由玻意耳定律p1V1=p1'V1'100cmHg×S×40cm=125cmHg×S×L1'解得L1'=32cm綜上所述,FE段水銀柱的F端向下移動的距離x=18cm。